安裝和使用監控攝像機經常會遇到強光問題。 因為我們不可能靈活選擇攝像機的安裝位置， 解決或者處理強光是一個無法避免的問題。 不管是由反光材質或者燈源造成此反光， 解決問題的方案來自於攝像機支持的一個特殊功能， 並且這個功能不是所有的監控攝像機都支持。
寬動態 （WDR）
WDR是wide dynamic range 的縮寫，意思是寬動態范圍。 根據百度百科，當在強光源（日光、燈具或反光等）照射下的高亮度區域及陰影、逆光等相對亮度較低的區域在圖像中同時存在時，攝像機輸出的圖像會出現明亮區域因曝光過度成為白色，而黑暗區域因曝光不足成為黑色，嚴重影響圖像質量。攝像機在同一場景中對最亮區域及較暗區域的表現是存在局限的，這種局限就是通常所講的“動態范圍”。
WDR對比DWDR
用戶經常把寬動態和數字寬動態（DWDR）混淆在一起。數字寬動態是寬動態技術中最容易實現的一種技術。 而真實的寬動態能確保在大部分強光或逆光監控環境下，拍出清晰的圖像。 很可能數字寬動態只能解決部分畫面問題，無法解決全部。
真實寬動態采用的是軟硬結合的方案，首先一款真實寬動態的攝像機必須使用帶寬動態功能的CMOS圖像傳感器， 其次需要數字圖像處理器配合。 如多重曝光寬動態 （也叫多幀成像寬動態）就是使用圖像傳感器對圖像進行多次曝光 （3次或4次），然后傳送到圖像處理器進行寬動態計算並輸出明亮均衡的圖像。
對於特定的監控應用，寬動態技術已成為高清監控攝像機的標准功能， 市場巨大， 因此索尼公司於去年新推出DOL WDR技術，DOL WDR的英文全稱是Digital overlay wide dynamic range即數字疊加型寬動態技術，同樣是采用多重曝光技術， 但是DOL WDR可以在低照度環境下提供更好的寬動態性能。索尼公司已經推出IMX224 (120萬像素), IMX290 (210萬像素), IMX123 (320萬像素)等多款專用於視頻監控應用，並支持DOL WDR功能的高清CMOS圖像傳感器。
太陽光線
現在市場上有些人認為寬動態監控攝像機可以對准強光源（如太陽直射光）下工作。 讓我們再解釋一遍，無論你的攝像機是否支持寬動態，也不管你的攝像機質量有多好，價格有多貴，或支持強光抑制，攝像機都不能對准直射強光源。
監控攝像機不具備承受從鏡頭進入的直射強光下一直工作的能力， 直射光源照射在CMOS圖像傳感器上將使圖像傳感器變得過熱，從而影響成像，損壞攝像機，並最終使得攝像頭變得毫無用處。
反射光源
盡管寬動態不能讓攝像機直接對准強光源， 但是可以有效的解決由強光源反射光而造成的成像問題。 遇到太陽光反射，在視頻監控安裝和使用中是司空見慣的事情。 這些反射光可來自汽車，水灘， 甚至是窗戶或者玻璃門。肯定這些物體不會每天百分之百的反射光，但是一天中的某些時間，物體的角度，攝像機監控角度，遇到這些情況，或許你希望攝像機支持寬動態功能。
玻璃窗戶和門
從窗戶或者門照射進來的逆光是視頻監控遇到的棘手問題。 安裝在室內的監控攝像機經常會發現監控范圍包括了窗戶或玻璃門。 大廳，專賣店和辦公室都是例子。在白天，如果攝像機不支持寬動態，攝像機將很難拍攝清晰的圖像，窗戶或玻璃門的區域會出現大塊太亮的區域。大部分情況下，這種強光會導致攝像機看不到強光前面和后面的物體。寬動態功能可徹底消除這種逆光問題，並提供前景和背景都清晰地圖像。
室內燈光
室內燈光導致的強光問題比其它強光問題要少得多， 但是還是有可能發生。 有些日光燈（熒光燈）照明會給監控攝像頭帶來問題。 一般來說，如果遇到因為室內照明引起的強光問題， 一般采用調整攝像機的安裝角度來解決。 如果不能換安裝角度，或者換角度也沒有，那么使用寬動態攝像機就是最好的解決方案。
車頭燈
對於普通監控攝像機來說，夜間車輛的頭燈是個煩惱的問題。 不僅會在監控畫面中產生耀眼的燈光高亮區域，而且會造成過量的圖像噪點。 使用寬動態，車燈的亮度將會降低，並拍攝清晰車輛圖像，同時過量的圖像噪點也會消失。但是，如果攝像頭安裝位置比較低，車燈會照射到攝像機的光敏電阻，攝像機會頻繁進行日夜監控模式轉換，這樣造成攝像機工作異常。
寬動態技術讓視頻監控攝像機給力
在技術發展和用戶的需求的催生下，寬動態攝像機孕育而生，經歷了三代技術的升級，寬動態技術給社會帶來的好處不言而喻，正所謂金無足赤，人無完人，所以我們應該正確認識這一技術的發展，接下來跟大家一起分享一下寬動態攝像機的現狀。
寬動態攝像機的技術、功能介紹
寬動態技術是在非常強烈的對比下讓攝像機看到影像的特色而運用的一種技術。
當在強光源（日光、燈具或反光等）照射下的高亮度區域及陰影、逆光等相對亮度較低的區域在圖像中同時存在時，攝像機輸出的圖像會出現明亮區域因曝光過度成為白色，而黑暗區域因曝光不足成為黑色，嚴重影響圖像質量。攝像機在同一場景中對最亮區域及較暗區域的表現是存在局限的，這種局限就是通常所講的“動態范圍”。
廣義上的“動態范圍”是指某一變化的事物可能改變的跨度，即其變化值的最低端極點到最高端極點之間的區域，此區域的描述一般為最高點與最低點之間的差值。這是一個應用非常廣泛的概念，在談及攝像機產品的拍攝圖像指標時，一般的“動態范圍”是指攝像機對拍攝場景中景物光照反射的適應能力，具體指亮度（反差）及色溫（反差）的變化范圍。
寬動態攝像機比傳統只具有3:1動態范圍的攝像機超出了幾十倍。自然光線排列成從120,000Lux到星光夜里的0.00035Lux。當攝像機從室內看窗戶外面，室內照度為100Lux，而外面風景的照度可能是10,000Lux,對比就是10,000/100=100:1。這個對比使人眼能很容易地看到，因為人眼能處理1000:1的對比度。然而以傳統的閉路監控攝像機處理它會有很大的問題，傳統攝像機只有3:1的對比性能，它只能選擇使用1/60秒的電子快門來取得室內目標的正確曝光，但是室外的影像會被清除掉（全白）；或者換種方法，攝像機選擇1/6000秒取得室外影像完美的曝光，但是室內的影像會被清除（全黑）。這是一個自從攝像機被發明以來就一直長期存在的缺陷。
寬動態是一項很實用的技術，拉近了攝像機與人眼的距離（讓攝像機對畫面的處理和顯示更加貼近人眼的識別程度），讓用戶有了一種更人性化的體驗。因為經過幾萬年的進化，人眼的寬動態性能超強，對於實際場景中和各種光線下的區域，如較暗的區域和較亮的區域都能同時看清。而對於傳統的攝像機、鏡頭來說確是一個很大的挑戰。在一幅畫面中，如果有較亮的區域和較暗的區域同時存在，比如銀行的大廳，有很大的窗戶，在窗外的光線很強的情況下，就會造成明暗對比差異很大的場景，這對於普通的攝像機來說，要看清亮的部分，則暗的區域就是全黑的，而要看清暗的區域，則亮的區域就過爆，也是一片白，什么都看不見。海康威視產品總監應群表示，運用了寬動態攝像機后，就能達到很好的效果，即能同時兼顧到明亮和昏暗的區域，都可以看清；這樣的功能對於銀行、出入口等很多實際場景的監控都有非常直接的幫助，能達到監控的實際要求。
目前海康威視已經推出了基於SONY最新超寬動態CCDSensor的系列攝像機，能達到160X的寬動態效果，在亮暗對比強烈的場景下都能達到很好的監看效果，滿足了實際使用環境的要求。
CCD、CMOS攝像機拓展寬動態范圍的方法
目前，CCD攝像機擴展動態范圍的方法有輸出信號伽馬修正方法、對數壓縮放大方法、單幀圖像兩次取樣方法、單幀圖像多次取樣方法四種。在安防監控領域中，一般多采用單幀圖像兩次或五次取樣方法，尤其多用兩次曝光取樣的方法。下面介紹一下這種曝光取樣方法的原理。
所謂“單幀圖像兩次取樣方法”或說“兩次合成電子快門”。其典型特征是基於中速感光器件及高速DSP的兩次取樣曝光機圖像分割合成技術。其工作過程如下：
首先利用成像器件CCD對較暗的景物取得爭取的曝光（如用1/50s快門），將得到第一幀圖像存儲到數據緩沖存儲器中。
其次，利用高速數字信號處理器DSP對送來的圖像數據進行分析，如圖像中較暗的部分曝光正常，而有部分曝光過度的區域（即高亮度區域），就要對其進行亮度評估。
第三，根據亮度評估結果，再采用高速快門進行曝光（如1/2000s快門），並將第2次拍攝的圖像也存儲到數據緩沖存儲器中，如此即同時取得兩張明暗兩區均為正確的影像。
最后，再利用高速DSP並通過其中嵌入的特有的圖像處理方法，將兩影像在DPS中高速運算相加，即可兩幅圖像中亮度適當的部分分別切割下來，然后在一幀新的圖像中合成起來，就可以標准制式實時輸出亮暗動態范圍很寬的圖像，例如：室內人物照度為10Lux，而室外景物為1000Lux，此時CCD攝像機可采用1/60秒的速度對室內景物取得正確曝光，再用1/6000秒對室外的景物取得正確的曝光，然后將兩張圖像結合即成為比較完美的圖像。
但是，一般CCD攝像機並不具有這種雙曝光的功能，這是因為一般的通用電路芯片不能實現這樣高速運算，而高速DSP，就具有200K個高速運算門電路的運算速度，同事解決了雙曝光的兩圖像的分別記憶儲存，緊接着即可合成計算的功能，合成處理后再按標准制式實時輸出視頻圖像信號。
顯然，如果再根據圖像的最暗區域至最亮區域的中間過度范圍的整體評估，再對圖像進行三次中間層次的曝光，這樣就得到三幀針對過度范圍內亮度不同的曝光圖像。然后通過特有的圖像識別算法，將上述5幅圖像當中亮度適當的部分分別切割下來，再在一幀新的圖像中合成起來，就會完成並最終輸出比僅有2次曝光取樣更加滿意的圖像。
盡管款動態CCD攝像機與傳統CCD攝像機相比，在技術上有了一次突破，現在已發展到第三代CCD寬動態攝像機，寬動態范圍也達到了160倍，或說54db。而采用五次采樣方式，CCD寬動態攝像機的動態范圍最多也只能達到66db。而現在已推出的CMOS寬動態攝像機，其寬動態范圍已能達到120db。
CMOS寬動態攝像機擴展動態范圍的方法有：雙斜率輸出模式、對數輸出模式、伽馬校正輸出模式、線性-對數輸出模式與CMOS-DSP數字像素式等。下面就簡要的介紹一下CMOS-DSP數字像素式的CMOS攝像機擴展范圍的原理。
CMOS-DSP是繼CMOS-PPS與CMOS-APS之后的第三代CMOS寬動態攝像機。
所謂DSP，即數字像素系統，CMOS-DPS攝像機就是數字像素系統的攝像機。傳統的CCD和CMOS攝像機傳感器都是為每一列或每一行像素點配備一個模擬轉換器（A/D），每個像素點的輸出都是模擬光信號，存在着噪聲大和輸出時間長等缺點。而DSP是在圖像傳感器的每一個像素點上包含了一個10位A/D轉換器，即在CMOS攝像機圖像傳感器上的有源像素捕捉到光信號時，直接將其放大並轉換為數字信號，從而可將陣列上的信號退化和串擾降到最小，並允許采用更好的降噪辦法，一旦數據以數字格式捕獲，就可以采用各種數字信號處理技術來真正重現圖像。顯然，DSP技術中的圖像傳感器和圖像處理器是全數字式的，並采用32位ARMCPU精確控制每個像素，使每個像素獨立完成采樣和曝光，並直接轉換成數字信號，是目前市面上唯一的，真正的全數字圖像處理系統。
寬動態攝像機能否智勇雙全
對於攝像機，如果把其靈敏度看作“勇”，寬動態能力看作“智”的話，寬動態攝像機能做到智勇雙全嗎？
寬動態技術的出現彌補了普通攝像機在光線明暗交差成像的缺點，但是同時也出現了相應的不足，畢竟寬動態技術是針對專一環境的專用功能。往往是動態范圍大的攝像機，其靈敏度低，高靈敏度的攝像機動態范圍相對小，也就是說目前寬動態攝像機在環境光線足夠時完全能夠滿足環境的需求，呈現出高質量的圖像，但在低照度情況下的實用狀況並不是那么理想，噪點過大。在夜間低照度的情況下，圖像會出現類似雪花點的現象，有時也會出現其它現象，如：剛裝上去調試好是正常的，過段時間之后畫面會出現偏色。據了解，這個現象與環境的影響或攝像機本身設置有關，一般寬動態攝像機出現偏色都與白平衡有關，如果原本在調試的時候設置為自動跟蹤白平衡圖像就會隨着環境的變化而產生不同的白平衡效果，將白平衡模式調整為自動白平衡即可解決。另外，在安裝的過程中安裝的位置對圖像亦有偏差的影響，應盡量避免安裝在強光反射點的位置。
眾所周知，寬動態打開時，其它方面的指數就會有所降低，比如清晰度、靈敏度、色彩等等，畫面有可能會變得稍微模糊，色彩飽和度下降，畫面顯得較淡；在低照度環境中靈敏度下降等，此外還面臨與WD的平衡、同步提升的問題。另外現在很多寬動態功能范圍相差很大，低的有52db、54db，高的有75db、123db，沒有一個統一的定義和標准來規范動態范圍的測量。現在在行業內也有機構正在積極推進此事，相信隨着規范的測試標准出台之后，會對行業門內寬動態的指標參數有更好的規范作用，避免混淆視聽。
寬動態為視頻智能分析奠定了強大的基礎
一種具有寬動態范圍(WDR)特性的新式安保攝像機可以提高視頻圖像的精度，使傳輸給視頻分析的數據更穩定，質量更高。
WDR指攝像機能夠以最高的明暗比捕捉圖像。換句話說，即使在高反差照明、強逆光、眩光、反光和其它無法控制或變化不定的照明條件下，WDR攝像機都可以同時捕捉一個場景中最亮和最暗區域的細節和准確色彩。
WDR的衡量單位是分貝(dB)。一般而言，有效的視頻分析要求攝像機提供100分貝或更高的動態范圍，從而使同一場景中不同照明區域能生成噪聲極低(高信噪比)、色彩准確、圖像質量優秀、細節突出的高質量數據。
視頻分析算法必須不斷根據攝像機“看到”的東西進行評估或做出最佳猜測，以區分前景和背景、靜止和移動物體，以及視頻偽影或其它傳感器錯誤和目標敏感事件。
WDR攝像機能傳輸穩定的高質量數據，優化視頻應用程序的算法，從而實現精確評估和識別。其生成的高質量圖像在整個場景(亮區和陰影)中正確曝光，色彩逼真度高，特征表現銳利，細節突出，圖像偽影較少存在或不存在，視頻噪聲低。
除了圖像質量和色彩還原以外，全數字WDR攝像機還能為現場實時網絡視頻分析(即在攝像機中內置分析功能)提供最佳數據。有了全數字WDR攝像機，無須再將數據從模擬轉換為數字;而且因為視頻分析是在現場完成，只有重要事件才會通過網絡傳輸，從而減少了流量和時間，並降低誤報率和數據存儲空間。即使數據是先傳輸到中央服務器再作分析，WDR攝像機也能為分析提供最高質量的數字數據，以及降低存儲空間需求。
寬動態攝像機的重點應用
在一些特定場合的特殊環境中，尤其在強光源(日光、燈具或反光等)照射下的高亮度區域及陰影、逆光等相對亮度較低的區域在圖像中同時存在時，攝像機輸出的圖像會出現明亮區域因曝光過度顯現為白色，而晦暗區域因曝光不足成為黑色，比如銀行出入口的安全玻璃自動門等強逆光場所。
在白天室內和室外光線反差大的情況下，普通攝像機拾取的圖像明亮部分和暗的部分不能像人類眼睛那樣同時看清，會產生圖像大部分信息遺漏、畫質劣化等現象，寬動態功能就是針對金融道路交通監控等行業的應用而專門設計的。高品質寬動態攝像機不僅可以幫助警方破獲犯罪案件，同時可以為發生的糾紛提供佐證。
銀行營業網點一般都位於臨街路邊，大廳光線充足，用戶接待櫃台面向窗戶，顧客則背向窗戶。監控攝像機需要監看和記錄的目標是營業員的工作過程、用戶的面部細節、大廳里人員活動的細節、以及顧客從營業廳外進入營業廳及從營業廳里離開到營業外等全程。在這樣的環境中，光線明暗變化明顯，室內外光線反差巨大，監控攝像機處於逆光拍攝，如采用普通攝像機是不能拍攝出明暗反差大的局部細節，監控不到滿意的圖像。這種監控環境下，需要的不是攝像機具有多低的照度指標，而是需要攝像機具有很好的寬動態性能、色彩還原性能和高清晰度。對於ATM機，很多安放在室外，它是24小時運行的，用於ATM的攝像機不僅需要更好的寬動態指標還要有足夠的低照度指標。所以，應用於金融行業的監控攝像機，應該選用寬動態攝像機。
目前寬動態攝像機用於道路交通監控的重點是高速公路收費監控系統,主要是對收費站車道、收費廣場、收費亭的收費情況，對收費車道通過的車輛類型、收費員的操作過程以及收費過程中的突發事件進行觀察和記錄。尤其在夜間，寬動態功能就可以避免如汽車的尾燈和頭燈引起的光線拖尾現象，收費站工作人員能看到車牌照，這是普通攝像機難以實現的。
在電子警察系統中，通過監控系統和闖紅燈自動攝錄等手段，提高指揮中心的直觀性、實時調動能力和對交通事故、意外事件的響應能力，以及增強查處違章的客觀性，並對控制區域進行全面協調控制，提高車輛的通行能力。由於需要看清車牌，24小時監控，所以有對低照度，寬動態攝像機的需求。
存在的問題
PiximDPS技術的應用無疑將給寬動態攝像機市場帶來活力，但真正能將該技術發揮得淋漓盡致，還要看制造商的技術實力。目前全球領先的高質量CCTV設備解決方案供應商，如Pelco、Stanley、JVC、GE和Honeywell已經成為Pixim的客戶，也就是采用基於Pixim的DPS技術開發出了國際一流的超級寬動態攝像機。
需要提出的是，雖然寬動態攝像機的出現彌補了普通攝像機在背光補償中的缺點，但也存在不足。動態范圍和靈敏度是兩個矛盾因素，通常動態范圍大的攝像機其靈敏度較低，而高靈敏度的攝像機動態范圍相對較低。也就是說目前寬動態攝像機在環境光線足夠時完全能夠滿足環境的需求，呈現出高質量的圖像，但在低照度情況下，使用狀況並不是太好。這也是目前各生產寬動態攝像機廠家迫切要解決的技術問題。同時，物體截面光的折射也會使寬動態攝像機的動態效果不是十分滿意。
隨着寬動態技術的發展和應用環境的特別需求，攝像機制造商將為市場帶來更多更好的寬動態攝像機。
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